Als je werkt aan het ontsluiten van de geheimen van een cel, het verzamelen en afleveren van de monsters voor analyse was een pad van verlies. Elke overdracht resulteerde in minder cellen om te bestuderen. Gedetailleerde analyse van eiwitten, een essentieel onderdeel van hoe cellen werken, is alleen mogelijk geweest met monsters van duizenden tot miljoenen cellen. Nu hebben wetenschappers een robotgestuurd verwerkingsplatform ontwikkeld dat de analyse drastisch verbetert en het aantal benodigde cellen met meer dan twee ordes van grootte vermindert.

Het robotgestuurde verwerkingsplatform is nanoPOTS (Nanodroplet Processing in One Pot for Trace Samples). Het stelt wetenschappers in staat om meer dan 3, 000 eiwitten uit slechts 10 cellen. Eerder, wetenschappers zouden duizenden cellen nodig hebben gehad. Deze analysekracht kan helpen bij het identificeren van nieuwe bronnen van schone energie. Het zou geheimen kunnen ontrafelen om de landbouw gezond te houden tijdens droogtes. Eindelijk, het zou ziektemarkers voor diabetes en kanker kunnen aanwijzen.

Wetenschappers van EMSL, het Environmental Molecular Sciences Laboratory, ontwikkelde het nanoPOTS-platform om monsterverliezen te minimaliseren en de wetenschap van bioanalyse uit te breiden. Tot nanoPOTS, het proces van het verzamelen van monsters en het leveren ervan voor analyse was een pad van verliezen. Een deel van het monster plakte aan elk van de flacons die nodig waren om het monster te mengen met verwerkingsreagentia en aan de buisjes die het voorbereide monster van flacon naar flacon en het analyse-instrument droegen. Door deze verliezen analyse vereist beginnend met duizenden cellen en vervolgens ging informatie verloren over hoe de cellen in het biologische systeem waren georganiseerd. Het resultaat was een ernstige beperking bij het gebruik van de metingen om energie op te lossen, milieu, en gezondheidsproblemen.

Het nieuwe nanoPOTS-platform maakt gebruik van glazen objectglaasjes met "nanowells, " waardoor alle monsterverwerking robotisch kan worden uitgevoerd in een druppel kleiner dan één 10, 000ste van een theelepel. Deze reductie van 99,5% van het oppervlak van de nanowells (vergeleken met een centrifugebuis) resulteert in minimaal monsterverlies en maakt analyse in slechts een enkele cel mogelijk om specifieke resultaten op te leveren. In de studie gerapporteerd in Natuurcommunicatie , wetenschappers gebruikten nanoPOTS met behulp van een ultragevoelige Orbitrap-massaspectrometer bij EMSL, een Department of Energy Office of Science gebruikersfaciliteit, en werkte samen met de Universiteit van Florida om te identificeren hoe eiwitten verschilden tussen een gezonde menselijke alvleesklier en een van een persoon met diabetes.

Het vermogen van het team om ongeveer 2, 400 eiwitten uit een enkel stukje weefsel illustreren het vermogen van nanoPOTS om zowel voor klinische toepassingen als voor andere wetenschappelijke studies te worden gebruikt.